成鹏飞，许 岗†，童念雪，梁志刚，程 帅，孙嘉麟

(1.西安工业大学材料与化工学院，西安710021；2.西北核技术研究所，西安710024)

激波管是常见的爆炸力学研究平台，广泛应用于爆炸冲击波模拟、高超声速风洞和高温气体物理化学试验等领域[1-4]。理想激波管是一根一端或两端都封闭的管道，中间被膜片分为驱动段和被驱动段，充入相同或不同的气体，利用压力差将膜片压破，在膜片破裂处产生驱动段向被驱动段的激波。资料显示，激波管产生冲击波的性质与驱动被驱动气体的种类、状态及管体结构等因素密切相关[5-8]。在激波管装置及驱动气体确定的情况下，膜片的爆破压力和爆破过程对产生的激波性质有显著的影响[4-15]。

激波管内膜片的作用类似于压力容器中的爆破片。因此，膜片在选材及结构设计上多借鉴爆破片的选择标准。工程上，对于膜片爆破性能的研究主要采用爆破试验，但爆破试验成本较高，危险性强[9-10]，不适宜重复开展大量试验，因此，有限元方法是开展此类研究的有效手段[11-21]。Eskandari[17]利用有限元方法对一种压力容器圆盘切向表面裂纹的应力强度因子进行了研究，发现裂纹长径比和深度对破裂压力及形态影响显著。胡军科[18]等采用有限元方法发现CO2致裂筒中刻槽宽度与刻槽形状对极限压力影响不大，刻槽深度对极限压力影响最为显著。丁信伟等[19]模拟了一种径向带槽的拉伸型膜片的变形过程，发现应力最大值在沟槽的根部径向10%～22%位置上，极限载荷与槽底剩余厚度呈线性关系。……